DE1050461B

DE1050461B -

Info

Publication number: DE1050461B
Application number: DENDAT1050461D
Authority: DE
Priority date: 1957-04-23
Publication date: 1959-02-12
Also published as: US3028508A; FR1205451A; NL227095A; BE566867A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer mit einem Kondensator in Reihe geschalteten Induktivität durch periodische Entladung des über eine weitere Induktivität von einer Gleichspannungsquelle aufgeladenen Kondensators mittels eines von einer impulsförmigen Spannung periodisch geöffneten und geschlossenen Elektronenschalters. Bei solchen Schaltungen ist es bekannt, den Schalter und die Gleichspannungsquelle in Serie zu den Schaltelementen ίο zu legen, in denen der sägezahnförmige Strom erzeugt werden soll. Hierbei ist es jedoch erforderlich, den Schalter mit einer Schaltspannung zu steuern, die den öffnungs- oder Schließpunkt exakt festlegt. Zur Erzeugung der dort erforderlichen, relativ komplizierten S teuer spannung für den Schalter ist jedoch ein besonderer Generator notwendig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Schaltungen ohne komplizierte Steuerspannungen auszukommen, um die z. B. in Fernsehgeräten verfügbaren Impuls-Spannungen zur Steuerung ausnutzen zu können.

Die Erfindung besteht darin, daß der Reihenschaltung der Induktivität und des Kondensators einerseits der elektronische Schalter und andererseits die mit der weiteren Induktivität in Reihe geschaltete Gleichspannungsquelle parallel geschaltet sind und daß der elektronische Schalter im wesentlichen während der Dauer der linearen Sägezahnflanke geöffnet und während des Sägezahnrücklaufs geschlossen ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten die genannten Begrenzungsmittel eine nur in einer Richtung leitende Einrichtung, z. B. eine Diode und eine in Reihe dazu liegende Bezugsspannungsquelle, beispielsweise einen Kondensator, der bei Speicherung der durch die Diode fließenden Energie als automatische Bezugsspannungsquelle wirkt, sobald der stationäre Zustand erreicht worden ist.

Die sägezahnförmigen Ströme können von der ersten Induktivität z. B. über einen Transformator abgeleitet werden. Sollten sie aber zur magnetischen Ablenkung in einer Kathodenstrahlröhre benutzt werden, so besteht diese erste Induktivität vorzugsweise aus den Ablenkwicklungen selbst.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden sechs Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Sägezahnstromgenerator zur elektromagnetischen Ablenkung in einer nicht gezeichneten Kathodenstrahlröhre; der Generator enthält die Serienschaltung eines Kondensators 1 und einer Induktivität 2, in der der Sägezahnstrom fließen soll. Die Induktivität2 in Fig. 1 wird im wesentlichen durch die Ablenkwicklungen der Kathodenstrahlröhre gebildet. Parallel zu dieser Serienschaltung 1, 2 liegt Schaltungsanordnung zur Erzeugung

eines sägezahnförmigen Stromes

in einer mit einem Kondensator

in Reihe geschalteten Induktivität

Anmelder:
Marconi's Wireless Telegraph Company

Limited,
Gt. Baddow, Essex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. April 1957 und 3, Februar 1958

Peter Bennett Heisdon, Chelmsford, Essex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

ein aus einem Transistor gebildeter spannungsgesteuerter Schalter T. Wenn kein Potential an den Eingangsklemmen 6 liegt, ist der genannte Schalter offen. Zum Schließen des Transistorschalters wird den Ein^ gangsklemmen6, d.h. zwischen Basis3 und Emitter5, ein periodischer Impuls gemäß (a) in Fig. 7 zugeführt. Wie im folgenden erklärt, entspricht die Breite T₁ jedes Impulses der Rücklauf zeit des Sägezahnstrohies und die zwischen dem Rücklauf eines Impulses und dem Hinlauf des nächstfolgenden liegende Periode T₂ dem Hinlauf des Sägezahnstromes, so daß die Summe T₁ + T₂ die Zeitdauer des Sägezahnes ist.

Ferner liegt zu der Serienschaltung 1, 2 eine weitere, aus einer Batterie 7 und einer Induktivität 8 bestehende Serienschaltung parallel; die Induktivität 8 liegt daher im Aufladekreis des Kondensators'1. Die Serienschaltung eines Kristallgleichrichters 9 (oder eines anderen Diodengleichrichters) und eines weiteren mit einem Widerstand 11 parallel geschalteten Kondensators 10 liegt parallel zu der Induktivität 2.

Bei einer solchen Anordnung wirkt der Transistor als Schalter, der während der Rücklaufperiode T₁ (oder etwas länger) geschlossen und während des übrigen Teils des Zyklus offen ist. Die Elemente 1

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und 2 werden so bemessen, daß der Kondensator 1 sich im wesentlichen völlig über die Induktivität 2 entlädt und die ganze Leistung, die vom Kondensator 1 während des vorhergehenden Zyklus aufgenommen worden ist, den Ablenkspulen 2 übertragen wird. Wegen des Vorhandenseins der Schaltung 9, 10, 11 kann diese Leistung nach dem Schließen des Transistorschalters zwischen den Elementen 1 und 2 und nach der öffnung des Schalters zwischen dem Element2 und seiner zugeordneten, verteilten Kapazitat nicht oszillieren. Am Ende der Rücklaufperiode T₁ ergibt jedoch der an der Induktivität 2 abnehmende Strom eine negative Spannung, die den Gleichrichter 9 leitend macht, sobald Spannungsgleichheit mit der im Kondensator 10 gespeicherten Spannung besteht. Die Elemente 10 und 11 sind so bemessen, daß die von dem Impulsstrom über den Gleichrichter 9 in dem Kondensator 10 gespeicherte Spannung im wesentlichen konstant ist, und wirkt daher als automatisch selbsteinstellende Bezugsspannung, die eine exponentielle Abnahme des in der Induktivität 2 fließenden Stromes verursacht. Setzt man voraus, daß die Ablenkspulen 2 geringe Widerstandsverluste aufweisen, so ist die Abfallkurve ungefähr eine gerade Linie, und der Kurvenverlauf nähert sich einer linearen Sägezahnform an. Der Widerstand 11 ist so bemessen, daß der in der Induktivität 2 fließende Strom am Ende der Periode T₂ fast bis auf Null abfällt.

Am Ende der Periode T₁ ist der Kondensator 1 völlig entladen, so daß an der Induktivität 8 während der Periode T₁ und am Anfang der Periode T₂ die ganze Spannung der Batterie 7 liegt. Demgemäß fließt in der Induktivität 8 ein zunehmender Strom. Der Wert dieser Induktivität ist so ausgewählt, daß sie mit dem Kondensator 1 bei der Frequenz in Resonanz ist, die der Hälfte der durch T₁+T₂ gegebenen Frequenz entspricht. Dadurch bildet sich am Kondensator 1 eine sinusförmige Spannung aus, die am Ende der Periode T₂ etwa doppelte Batteriespannung erreicht. Damit ist die der Spule2 zugeführte Rücklaufspannung (von Verlusten abgesehen) am Anfang der Periode T₁ gleich 2 V. Der durch die Induktivität 8 fließende Strom ändert sich sinusförmig; das Maximum wird ungefähr in der Mitte der Periode T₂ und der annähernde Nüllwert am Ende dieser Periode erreicht. Sollte die Induktivität 8 viel größer bemessen werden, als es für die vorstehend beschriebene Wirkung nötig ist, so ist die Spannungsausbildung am Kondensator 1 während der Periode T₂ linearer und der Strom an der Induktivität 8 ungefähr parabolisch. Die sinusförmige Arbeitsweise ist jedoch bevorzugt. Das Ende der Periode T₂ kann etwas verzögert sein, z. B. auf Grand von Lochspeicherung im Transistor, ohne daß die Betriebsweise praktisch beeinflußt wird.

Infolge des langsamen. Aufbaues der Kollektorspannung nach, dem Beginn der Periode T₂ sind die sonst bei Transistoren störenden Schattverluste wesentlich verringert.

Die Betriebsweise der Schaltung wird im folgenden an Hand, der weiteren Kurven der Fig. 7 erläutert. Die Zeile (fr) der Fig. 7 zeigt den Emitterstrom des Transistors im Falle einer Loehspeicherung, die durch die kleine Stufe X dargestellt ist. Die Kollektor-Spannung ist in Zeile (c) und die in der Induktivität 8 fließende. StromweHe in einer sehr übertriebenen Weise in Zeile (d) dargestellt. Die Spannung an der Spule: 2 ist hm Zeile, (V) manid. die in. dieser Spule fließende Strömwelle in Zeile (/) dargestellt..
, Der einzige Unterschied zwischen den Fig. 1 und 2 ist die andere Lage der'Elemente 1 und 2, die zu der folgenden Stellungsänderung der Schaltung 9, 10, 11 und dem Richtungswechsel des Gleichrichters 9 führt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ähnlich demjenigen der Fig. 2 bis auf die Lage der Induktivität 8, die jetzt zwischen der Batterie 7 und dem Gleichrichter 9 statt zwischen der Batterie und dem Kondensator 10 angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich in zwei wesentlichen Punkten von den oben beschriebenen Schaltungen unterscheidet; zunächst sind die Ablenkspulen nicht mehr mit der Induktivität 2 identisch, sondern sind an diese Spule über einen Transformator angekoppelt, und zweitens ist die automatische Bezugsspannungsschaltung über einen Transformator statt wie früher direkt angeschlossen. Die Induktivität 2 ist jetzt die Primärwicklung eines mit zwei Sekundärwicklungen 21 und 22 versehenen Transformators. Der Gleichrichter 9 ist über die Sekundärwicklung 21 mit dem Kondensator 10 in Serie geschaltet, der an seinem Verbindungspunkt mit dem Gleichrichter 9 an einem Ende der Induktivität 8 angeschlossen ist. Das andere Ende der Induktivität ist mit der negativen Klemme der Batterie 7 verbunden. Die wirklichen Ablenkspulen 222 werden durch die andere Transformatorsekundärwicklung 22 gespeist. Die Schaltung der Fig. 4 kann beispielsweise benutzt werden, um die Sägezahnstromwelle gegenüber dem Nullstrom zu zentrieren. Diese Zentrierschaltung besteht aus der Gleichspannungsquelle 12, die über ein Potentiometer 13 angeschlossen ist; der verstellbare Abgriff 14 des Potentiometers und die Mittenanzapfung 15 der Quelle sind mit den entgegengesetzten Seiten eines in einer Leitung zwischen den Spulen 22 und 222 eingeschalteten Zusatzkondensators 16 verbunden. Eine geeignete Zentrierschaltung kann in allen anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden, ist aber wegen der Klarheit der Zeichnungen und der Beschreibung nur in Fig. 4 dargestellt. Ein Vorteil der Schaltung nach Fig. 4 liegt darin, daß die Spannung am Kondensator 10 derjenigen der Batterie 7 hinzugefügt wird, so daß ein Teil der Batteriespanmmg gespart wird. Bei dieser Schaltung sowie bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung, die einen Transformator auch verwendet, ist das Übersetzungsverhältnis so ausgewählt, daß der durch den Gleichrichter 9 fließende mittlere Strom dem von der Induktivität 8 verlangten Strom gleicht.

Fig. 5 ist eine Variante der Schaltung nach Fig. 4, bei der Kondensator 1 und Primärwicklung 2 ßfld somit Schaltrichtung des Gleichrichters 9 und Stellung des Kondensators 10 und der Induktivität 8 im Aufladekreis umgetauscht sind. Da die Fig. 4 schon beschrieben worden ist, ist eine weitere Beschreibung der Fig. 5 unnötig.

Der Unterschied zwischen den Fig. 6 arid 5 besteht darin, daß die Serienschaltung von Spule 21 und Gleichrichter 9 direkt an die Batterie angeschlossen ist. Diese Schaltung arbeitet sehr wirtschaftlich hinsichtlich des Stromes. Die Beziigs-spartTning, die den Verbindungspunkt der Elemente 1 und 2 nach der öffnung des Schalters nicht überschreiten kann, wird im ganzen von der Batterie: 7 geliefert. Demgemäß wird das Windungsverhältnis der Spulen 2, 21 so ausgewählt, das die erwünschte Bezugsspannung gleich der Batteriespannung ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Schaltungen beschränkt. Beispielsweise können in Fig. 4_r5 und 6 die mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen versehenen Transformatoren durch gleichwertige Spartransfoarmstoren ersetzt werden.

Claims

Überdies kann man statt der genannten p-n-p-Transistoren auch n-p-n-Transistoren verwenden. In diesem Falle werden alle Dioden- und Batteriepolungen umgekehrt. Bei Verwendung von Röhren statt der dargestellten Transistoren als Schalter würden die Spannungspolungen den für n-p-n-Transistorschaltungen benutzten Polungen entsprechen. Pateν τλν s ρ r ü c η ε: 10

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer mit einem Kondensator in Reihe geschalteten Induktivität ■ durch periodische Entladung des über eine weitere Induktivität von einer Gleichspannungsquelle aufgeladenen Kondensators mittels eines von einer impulsförmigen Spannung periodisch geöffneten und geschlossenen elektronischen Schalters, bei der Begrenzungsmittel vorgesehen sind, die die Überschreitung eines bestimmten Spannungswertes am Verbindungspunkt der Induktivität und des Kondensators bei geöffnetem Schalter verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung der Induktivität (2) und des Kondensators (1) einerseits der elektronische Schalter (T) und andererseits die mit der weiteren Induktivität (8) in Reihe geschaltete Gleichspannungsquelle parallel geschaltet ist und daß der elektronische Schalter im wesentlichen während der Dauer der linearen Sägezahnflanke geöffnet und während des Sägezahnrücklaufes geschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter eine Elektronenröhre enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter einen Transistor enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel eine in einer Richtung leitfähige Einrichtung, insbesondere eine Diode, enthalten, die in Reihe mit einer Bezugsspannungsquelle geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle einen Kondensator enthält, der über die Diode aufgeladen wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (2) durch auf dem Hals einer Kathodenstrahlröhre angeordnete Wicklungen zur elektromagnetischen Ablenkung des Kathodenstrahles gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Electronics«, !.April 1957, S. 172 bis 175.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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